La respiration cellulaire et la fermentation

Toutes les cellules ont besoin d'énergie pour fonctionner : contraction musculaire, synthèse de molécules, transport actif. Cette énergie est stockée dans une molécule clé, l'ATP (adénosine triphosphate). L'ATP est produite en continu par les cellules à partir de nutriments comme le glucose. Le glucose est dégradé lors de réactions métaboliques qui libèrent de l'énergie. On distingue deux grandes voies : la respiration cellulaire, qui nécessite du dioxygène, et la fermentation, qui se déroule sans dioxygène.

La respiration cellulaire se déroule dans les mitochondries et nécessite du dioxygène. Elle comprend trois grandes étapes : la glycolyse dans le cytoplasme, puis le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire dans la mitochondrie. L'équation bilan globale est : C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + énergie (environ 36 ATP). Cette voie est très efficace : elle permet de libérer progressivement l'énergie du glucose. Elle produit du dioxyde de carbone et de l'eau, éliminés par l'organisme.

En absence de dioxygène, certaines cellules réalisent la fermentation. La fermentation lactique transforme le glucose en acide lactique : C6H12O6 → 2 acide lactique + 2 ATP. La fermentation alcoolique, réalisée par les levures, produit de l'éthanol et du CO2 : C6H12O6 → 2 éthanol + 2 CO2 + 2 ATP. Ces voies sont peu efficaces : elles ne produisent que 2 ATP par glucose, contre 36 pour la respiration. Elles permettent néanmoins de produire de l'énergie rapidement, sans dioxygène.

La respiration cellulaire et la fermentation partagent la première étape, la glycolyse, qui produit 2 ATP. La respiration poursuit la dégradation du pyruvate dans la mitochondrie et produit environ 36 ATP au total. La fermentation s'arrête après la glycolyse et régénère le NAD+ nécessaire à sa poursuite, avec un rendement de seulement 2 ATP. Le choix entre ces voies dépend de la disponibilité en dioxygène et des besoins de la cellule. Ainsi, les levures fermentent en anaérobiose mais respirent en aérobiose.